DE1296750B

DE1296750B - Verfahren zur Herstellung von metallischen Schleuderguss-Hohlkoerpern

Info

Publication number: DE1296750B
Application number: DEB82144A
Authority: DE
Inventors: Shewmon Daniel C
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1964-06-02
Filing date: 1965-05-28
Publication date: 1969-06-04
Also published as: GB1094537A; US3324933A; ES313602A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Schleudergußstücke aber auch auf Grund eines natürlichen Vorgangs in und betrifft ein Schleudergußverfahren zur Herstel- der Schmelze, die stets bestrebt ist, in reinem Zulung metallischer Hohlkörper durch Vergießen des stand zu kristallisieren und dabei die Verunreinigunflüssigen Metalls in einer mit hoher Geschwindigkeit gen von den bereits erstarrten Zonen in die noch rotierenden Form. 5 schmelzflüssigen Zonen des Gußstückes abdrängt,

Da die Innenfläche der Gußstücke bereits erstarrt, so daß sie sich auf der Innenfläche des Gußstückes während sich unter ihr noch flüssiges, mit Gasen und ansammeln; diese nach innen gerichtete Bewegung Verunreinigungen durchsetztes Metall befindet, haben wird beschleunigt, wenn das Gußstück zunehmend Röhren und andere Hohlkörper, die nach einem bis- von außen nach innen abkühlt, her bekannten Schleudergußverfahren hergestellt io In der Erfindung wurde erkannt, daß die Schwiewerden, in der Regel eine poröse Schicht längs der rigkeiten der herkömmlichen Schleudergußverfahren inneren Oberfläche des Gußstückes, in der sich die dem in die Form eingeführten Flußmittel zuzuschrei-Verunreindgungen der' Schmelze und auch Poren ben sind, das in der Form gegenüber dem geschmol- oder Lunker, hervorgerufen durch Gase, die während zenen Metall eine zu niedrige Temperatur hat. des Gießens austreten, konzentrieren. Die Verun- 15 Es ist leicht einzusehen, daß eine Flußmittelreinigungen bestehen größtenteils aus Schlackenein- schicht, deren Temperatur unter der Erstarrungstemschlüssen, Eisenoxiden, Silikaten, Aluminaten und peratur des Gießmetalls liegt, die innere Fläche des anderen Verunreinigungen, die aus Reaktionen Gußstückes abkühlt und erstarren läßt, bevor die zwischen den gelösten Gasen und den Materialzu- Verunreinigungen einschließlich der eingelagerten schlagen der Schmelze oder Reaktionen zwischen der ao Gase die Möglichkeit haben, aus dem Inneren der Gießform und der Schlacke herrühren. Diese Schicht Gußmasse zu entweichen. Mit anderen Worten, somuß unter erheblichem Aufwand und beträchtlicher bald die innere Fläche des Gußstückes erstarrt ist, Materialverschwendung, die zuweilen 30 % des Guß- bleiben die Verunreinigungen im gegossenen Metall volumens ausmachen kann, entfernt werden, um ein eingeschlossen und können die harte Innenfläche, die befriedigendes Endprodukt zu erhalten. 25 bereits ausgeformt ist, nicht mehr durchstoßen. Dar-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus ist zu ersehen, daß ein Flußmittel unwirksam ist, Verfahren zu schaffen, das die Herstellung von wenn seine Temperatur vor oder nach dem EinSchleuderguß-Hohlkörpern mit einer von Verun- fließen in die Gießform nicht wesentlich höher ist reinigungen freien inneren Oberflächenzone er- als die Erstarrungstemperatur des Gießmetalls, möglicht. 30 Diese Schwierigkeiten bei den bisher bekannten

Es ist bekannt, in die Form, solange sich das Gießverfahren werden weiterhin vermehrt, wenn der Metall in flüssigem Zustand befindet, ein Flußmittel geschmolzene Gießwerkstoff von vornherein stark von geringerem spezifischem Gewicht als dem des verunreinigt ist. In diesem Fall erzeugen die VerMetalls in einer solchen Menge einzubringen, daß es unreinigungen, die vom Beginn des Gießprozesses an während der Rotation der Form einen die innere 35 aus der Schmelze in das geschmolzene Flußmittel Oberfläche des Gußstückes abdeckenden Belag übertreten, eine Schlacke mit sehr hohem Schmelzbildet, um die nach innen fließenden Verunreingun- punkt, die sehr schnell erstarrt, wenn nicht eine ungen zunächst zu sammeln und nach Erkalten der verhältnismäßig große Menge des Flußmittels zuForm und des Gußstückes als harte brüchige Glas- gesetzt wird, so daß der Schmelzpunkt der resultierenschlackenschicht leichter entfernen zu können. 40 den Mischung durch die zusätzlichen Verunreinigun-

Die verschiedenen Flußmittel müssen einen weite- gen schließlich nur wenig erhöht wird, ren Schmelzpunktbereich überdecken, um befriedi- Erfindungsgemäß läßt sich die Qualität von

gende Ergebnisse zu erzielen, beispielsweise von einer Schleuderguß-Hohlkörpern dadurch verbessern, daß unteren Grenze von 540 bis über 1650° C, abhängig das Flußmittel mit einer Temperatur, die oberhalb vom jeweiligen Schmelzpunkt des Gießmetalls, z. B. 45 der Erstarrungstemperatur des Gießmetalls liegt, in kann Stahl in einem Temperaturbereich zwischen die Form eingebracht wird.

1500 und 1790⁰C vergossen werden, der Schmelz- Weil die Temperatur des Flußmittels erfmdungs-

bereich von Gußeisen reicht von 1130 bis 1730° C gemäß höher ist als die Erstarrungstemperatur des und der Schmelzbereich verschiedener Gußbronzen Gießmetalls, wird die Innenfläche des Gußstückes von 830 bis 1150° C. 50 für einen bestimmten Zeitraum in geschmolzenem

Typische Flußmittel auf Glasbasis sind Glasarten Zustand gehalten, der nunmehr ausreicht, daß die im mit Zusätzen an Soda und Kalk, die zwischen 980 Metall eingeschlossenen Gase aus der Innenfläche und 1100° C erweichen, und Glassorten mit hohem Gußstückes entweichen und die Verunreinigungen im Siliziumgehalt, die bei ungefähr 1650° C erweichen. Gießmetall sich im Flußmittelbelag ansammeln kön-

Auch mit solchen Flußmitteln fällt es immer noch 55 nen, ehe das Gußstück vollständig erstarrt, schwer, ein Gußstück mit dichtem, fehlerfreiem Ge- In Weiterbildung der Erfindung kann die Tempe-

füge herzustellen, da sich herausgestellt hat, daß ratur des Flußmittels durch zusätzliche Wärmezufuhr unter der inneren Oberfläche des Gußstückes immer in das Innere der Form für einen gewählten Zeitraum noch eine relativ dicke Schicht vorhanden ist, in der oberhalb der Erstarrungstemperatur des Gießmetalls Poren und Verunreinigungen enthalten sind. Dies 60 gehalten werden, beispielsweise durch Einleiten rührt offensichtlich daher, daß es den Gasen undVer- heißer Gase mit geeigneter Temperatur, unreinigungen nicht möglich ist, sich selbst aus der Während des Gießvorganges trägt die Wärme-

Schmelze völlig herauszuarbeiten und in das ge- strahlung aus dem Inneren der eingeschlossenen schmolzene Flußmittel einzudringen. Flußmittelmasse in vorteilhafter Weise dazu bei, daß

An sich neigen bekanntlich die Verunreinigungen 65 ihr Temperatur aufrechterhalten bleibt. Dabei ist es in der Schmelze von selbst dazu, sich einerseits unter gleichgültig, ob ein flüssiges oder ein körniges Flußdem Einfluß der beim Schleudergießen auftretenden mittel mit festen Partikeln verwendet und mit oder Zentrifugalkräfte vom Metall zu trennen, andererseits ohne zusätzliche Erwärmung des Flußmittels ge-

Claims

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arbeitet wird. Schließlich dienen die zuletzt erstar- Die Erfindung läßt sich nicht nur durch Hinzurenden Zonen des Gießmetalls im Inneren des Guß- fügen, z. B. Einschleudern eines Flußmittels im gestückes als Puffer gegenüber den bereits erstarrten, schmolzenen Zustand verwirklichen, sondern auch kühleren äußeren Zonen des Gußstückes, wodurch durch Einführen eines keramischen Werkstoffes mit der Wärmeabstrahlungseffekt des Flußmittels, der 5 hohem Schmelzpunkt oder eines schwer schmelzdieses während des Gießvorganges auf höherer Tem- baren Werkstoffes, der feinverteilte feste Partikeln peratur hält als die inneren flüssigen oder plastischen enthält, die, wie vorstehend ausgeführt, auf eine Tem-Zonen des Gießmetalls, verbessert wird. Auf diese peratur erhitzt werden, die über der Erstarrungstem-Weise lassen sich die Qualität der Gußstücke wesent- peratur des Metalls liegt. Auf diese Weise braucht lieh verbessern und Materialvergeudungen vermeiden. io das Flußmittel nur in flüssigem oder fließbarem Zu-Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel an- stand zu sein. Für diese Zwecke können verschiedene gegeben. hitzebeständige Werkstoffe ausgewählt werden, aber Die Erfindung wurde erfolgreich bei der Herstel- es sei daran erinnert, daß das spezifische Gewicht des lung von Rohren im Schleudergußverfahren erprobt, Flußmittels geringer sein muß als das des Gießdie einen Durchmesser von 200 mm und eine Wand- 15 metalls.

dicke von 25 mm hatten. Der Werkstoff, Flußstahl In Abänderung des beschriebenen Verfahrens

mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, hatte folgende Zu- kann in die drehende Form auch zuerst das auf eine

sammensetzung: Temperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur des

Metalls erhitzte Flußmittel und dann das Metall einKohlenstoff 0,63 % ao gebracht werden. Beides wird so lange geschleudert,

Mangan 0,47 °/o bis das schwerere Metall das leichtere Flußmittel verSilizium 0,70% drängt, so daß es von selbst zur Innenseite des Guß-Phosphor 0,004 % Stückes wandert, bevor dieses erstarrt.

Schwefel 0,013 % Aufstellungen über Schmelzpunkte und spezifische

95 Gewichte hitzebeständiger und schwer schmelzbarer

Der Rest bestand aus Eisen mit zufälligen Ver- Werkstoffe, aus denen geeignete Flußmittel ausunreinigungen. Als Flußmittel wurde eine Mischung gewählt werden können, finden sich in der Fachaus 0,54kg wasserfreiem Borax mit 3,08kg nor- literatur (vgl. »Refractories«, von F. H. Norton, malem Kalk-Soda-Fensterglas mit folgender Zusam- 2. Auflage, 1942, S. 339 bis 402, Tafel 55, McGrawmensetzung verwendet: 30 Hill Book Co.).

Silizium 72 % Patentansprüche:

Soda 15%

Kalk 9 % 1. Verfahren zur Herstellung von metallischen

Mangan 3% 35 Schleuderguß-Hohlkörpern, bei dem in eine

Aluminium 1 % Form, solange sich das Metall in flüssigem Zustand befindet, ein Flußmittel von geringerem

Das flüssige Metall wurde in eine rotierende Form spezifischem Gewicht als dem des Metalls in mit zylindrischem Querschnitt bei einer Temperatur einer solchen Menge eingebracht wird, daß es von 1630° C eingeschleudert und danach das Glas 40 während der Rotation der Form einen die innere bei einer Schmelztemperatur von 1700 ° C. Das Guß- Oberfläche des Gußstückes abdeckenden Belag stück als Endprodukt war auffallend frei von Ver- bildet, dadurch gekennzeichnet, daß unreinigungen und Poren, und als der Flußmittel- das Flußmittel mit einer Temperatur, die oberbelag später nach Abkühlen des Gußstückes entfernt halb der Erstarrungstemperatur des Metalls liegt, wurde, zeigte sich, daß auch die Innenfläche des 45 in die Form eingebracht wird. Rohres vergleichsweise frei von poröser Struktur und 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-Narbenbildung war. kennzeichnet, daß die Temperatur des Fluß-Glas und Metall haben unterschiedliche Ausdeh- mittels durch zusätzliche Wärmezufuhr in das nungskoeffizienten, wodurch sich das Glas nach der Innere der Form für einen gewählten Zeitraum Abkühlung von selbst von der Innenfläche des Guß- 50 oberhalb der Erstarrungstemperatur des Gießstückes trennt. Wenn es sich herausteilt, daß ein ein- metalls gehalten wird.

zelner Belag dieser Charakteristik nicht in angemes- 3. Abänderung des Verfahrens nach Ansener Weise entspricht, kann die Trennung durch Be- sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die sprühen der erstarrten, aber noch heißen Glasschicht drehende Form zuerst das auf eine Temperatur mit relativ kaltem Wasser vollendet werden. Der 55 oberhalb der Erstarrungstemperatur des Metalls thermische Schock zertrümmert den Glasbelag und erhitzte Flußmittel und dann das Metall einliefert eine saubere glänzende innere Oberfläche des gebracht und beides so lange geschleudert wird, Gußstückes. Schließlich kann der Belag auch durch bis das schwerere Metall das leichtere Flußmittel Schlagen des kalten Gußstückes entfernt werden. verdrängt hat.